[发明专利]一种以Nafion薄膜负载稀土金属催化剂的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种以Nafion薄膜负载稀土金属的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预处理Nafion 115膜材料：把Nafion 115膜分别放在H₂O₂溶液和H₂SO₄溶液中浸泡，以去除有机杂质和金属杂质后，将膜至于在二次蒸馏水中煮沸漂洗，得无色透明磺酰氟型Nafion—F树脂薄膜；

(2)制备稀土金属氯化物；

(3)制备以Nafion薄膜负载稀土金属的催化剂：

冰浴无水稀土金属氯化物和四氢呋喃的悬浮液，在磁子搅拌下加入含烯丙基锂的四氢呋喃-乙醚溶液；将反应温度调至0℃，继续搅拌2h后，将反应液浓缩至呈粘稠状，粘稠物中的稀土元素用乙醚萃取，再与负载的含膦配体进行配位反应，得到负载在Nafion薄膜上的稀土金属催化剂；

所述负载的含膦配体的制备方法：在波长为100mm的微波促进下将3-(二苯基膦)-1-丙胺与磺酰氟型Nafion—F树脂薄膜反应，得到负载的含膦配体；所述3-(二苯基膦)-1-丙胺与磺酰氟型Nafion—F树脂薄膜的质量比为1-4：100；

所述稀土金属氯化物、四氢呋喃的用量比为5-10mmol：20-30mL；

所述烯丙基锂、四氢呋喃-乙醚溶液、负载的含膦配体的用量比为50mmol：20mL：1-10g；所述四氢呋喃-乙醚溶液中四氢呋喃与乙醚的用量比为1：1；配位反应时间为1h。

2.根据权利要求1所述的以Nafion薄膜负载稀土金属的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述稀土金属氯化物中的稀土金属包括镧、铈、镨、钕、钐或钇。

3.采用权利要求1所述的制备方法制备的以Nafion薄膜负载稀土金属的催化剂催化制备丙烯酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以甘油为原料，配制一定浓度的甘油水溶液，备用；

(2)将Nafion薄膜负载稀土金属催化剂装入微型固定床反应器中；将甘油和气体以一定比例一定温度下加热汽化，并以一定的气体总空间速度混合进入固定床反应器，一定温度下反应一定时间，在出口处接冷冻水喷淋装置吸收反应产物；反应结束后，收集的产物即为丙烯酸。

4.根据权利要求3所述的催化制备丙烯酸的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述甘油水溶液的浓度为5～25wt％。

5.根据权利要求3所述的催化制备丙烯酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述Nafion薄膜负载稀土金属催化剂的添加量为4～5g。

6.根据权利要求3所述的催化制备丙烯酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述甘油与气体体积比1:2～1:30；所述汽化温度为300℃；所述气体包括Xe、CO₂、N₂或者水蒸气中的一种；所述水蒸气是甘油水溶液中的水汽化得到的。

7.根据权利要求3所述的催化制备丙烯酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述气体总空间速度为100～30000h^-1；所述微型固定床反应器的反应温度为200～300℃；所述反应时间为7～9h。